(57)【要約】【課題】ＤＰＦの再生を行うと共に、ＤＰＦの熱衝撃を緩和してＤＰＦの破損を防止する。【解決手段】筒状の本体１の内部に、排気ガスの流れ方向にヒータ７、酸化触媒２、ヒータ８及びＤＰＦ３の順に配列する。これにより、酸化触媒２に流入する排気ガス温度及びＤＰＦ３に流入する排気ガス温度を個別に制御することができると共に、ＤＰＦ３の温度をある一定の温度以上に維持することができるので、ＤＰＦ３の再生を可能にすると共に、ＤＰＦ３の熱衝撃を緩和してＤＰＦ３の破損を防止し、長期に亘る耐用寿命を長くすることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の本体の内部に、排気ガスの流れ方向にヒータ、酸化触媒、ヒータ及びＤＰＦの順に配列したことを特徴とするディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項２】
ヒータにメッシュフィルタを密着させて設けたことを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項３】
渦巻状のヒータを用いたことを特徴とする請求項２に記載のディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項４】
ヒータにメッシュ状のフィルタを密着させた構造の加熱部を二段に設けたことを特徴とする請求項２又は３のいずれかに記載のディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項５】
ＤＰＦをバイパスする排気ガスバイパス流路を設けたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンから排気される排気ガスの浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンから排気されるガス中には、未燃焼浮遊粒子（以下ＰＭという）に含まれる有機溶媒に溶ける成分ＳＯＦ（Ｓｏｌｕｂｌｅ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｆｒａｃｔｉｏｎ），ＣＯ，ＴＨＣが排出される。
【０００３】
従来のディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は図２に示すように、円筒状の本体１内に排気ガスの流れに沿って酸化触媒２とＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）３を設け、酸化触媒２のガス入口側にフィルタ４を設けている。そして、ガス入口管５から流入した排気ガス中のＰＭは、主にフィルタ４で除去され、酸化触媒２でＳＯＦ，ＣＯ，ＴＨＣが酸化して除去されると共に、ＤＰＦ３で最終的にＰＭを除去して排気管６より排気するようにしている。
【０００４】
ディーゼルエンジンの排気ガス温度は、ガソリンエンジンに比べてその温度が１００℃以下から７００℃以上と温度範囲が非常に広い。そして、酸化触媒２において、排気ガス温度が低い時にＳＯＦは一旦酸化触媒２に吸着されるが、さらに排気ガス温度が上昇すると、排気ガス中のＳＯ２が酸化されてサルフェートを生成し、ＰＭ低減効果を阻害する。場合によっては、酸化触媒２の入口よりもＰＭ量が増えることがある。
【０００５】
このように、酸化触媒２でサルフェートが生成され、ＰＭの量が増加した場合に、大量のＰＭを含んだ排気ガスがＤＰＦに流入することになり、ＤＰＦが目詰まりを起こすという課題がある。又、酸化触媒２で、サルフェートが生成されないようにするためには、酸化触媒２に流入する排気ガス温度をできるだけ低くすることが必要であるが、ＤＰＦで捕獲したＰＭを燃焼させてＤＰＦを再生させるためには、ＰＭの着火温度５００℃以上にする必要がある。このように酸化触媒２の入口排気ガス温度を低くし、ＤＰＦ入口の排気ガス温度を高くするという相反する技術的な課題がある。
【０００６】
そこで、従来の排気ガス浄化装置においては、排気ガス温度が高い領域において、酸化触媒２でサルフェートが生成されＰＭの量が増加し、これに伴いＤＰＦで大量に捕獲したＰＭが燃焼した場合に、ＤＰＦが高温になり、かつ、ディーゼルエンジンから排気される排気ガス温度は１００℃以下から７００℃以上というように温度範囲が広いので、ディーゼルエンジンの負荷に応じてＤＰＦは大きな熱衝撃を繰り返し受けることになり、亀裂が発生するという課題がある。
【０００７】
又、従来の排気ガス浄化装置においては、ＤＰＦが一旦目詰まりを起こした場合に、排気ガス系統の機能が不能になり、従ってエンジン停止という事態を招き、例えば交差点や高速道路などで、不慮の事態を招く可能性があるという課題がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、ＤＰＦの再生を行うと共に、ＤＰＦの熱衝撃を緩和してＤＰＦの破損を防止し、さらに万が一ＤＰＦが目詰まりを起こしたとしてもディーゼルエンジンの排気系の機能を維持できるようにして不測の事態を解消するようにしたディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための、請求項１の記載から把握される手段は、筒状の本体の内部に、排気ガスの流れ方向にヒータ、酸化触媒、ヒータ及びＤＰＦの順に配列したことを特徴とする。
【００１０】
次に、請求項２の記載から把握される手段は、ヒータにメッシュフィルタを密着させて設けたことを特徴とする。
【００１１】
次に、請求項３の記載から把握される手段は、渦巻状のヒータを用いたことを特徴とする。
【００１２】
次に、請求項４の記載から把握される手段は、ヒータにメッシュ状のフィルタを密着させた構造の加熱部を二段に設けたことを特徴とする。
【００１３】
次に、請求項５の記載から把握される手段は、ＤＰＦをバイパスする排気ガスバイパス流路を設けたことを特徴とする。
【００１４】
【作用】
次に、各請求項の記載から把握される手段によって、課題がどのように解決されるかについて説明する。まず、請求項１の記載から把握される手段において、筒状の本体の内部に、排気ガスの流れ方向にヒータ、酸化触媒、ヒータ及びＤＰＦの順に配列したので、酸化触媒に流入する排気ガス温度及びＤＰＦに流入する排気ガス温度を個別に制御することができると共に、ＤＰＦの温度をある一定の温度以上に維持することができる。
【００１５】
次に、請求項２の記載から把握される手段において、ヒータにメッシュフィルタを密着させて設けることにより、メッシュフィルタを昇温し、メッシュフィルタを通過する排気ガス温度の制御を容易にして、酸化触媒及びＤＰＦに流入する排気ガス温度を所定の温度に制御することができる。
【００１６】
次に、請求項３の記載から把握される手段において、渦巻状のヒータを用いることにより、ヒータとメッシュフィルタとの接触面積を大きくし、メッシュフィルタの温度制御の応答性を良くし、酸化触媒及びＤＰＦに流入する排気ガス温度制御の応答性を向上することができる。
【００１７】
次に、請求項４の記載から把握される手段は、ヒータにメッシュ状のフィルタを密着させた構造の加熱部を二段に設けることにより、酸化触媒及びＤＰＦに流入する排気ガス温度制御の応答性をさらに向上することができる。
【００１８】
次に、請求項５の記載から把握される手段は、ＤＰＦをバイパスする排気ガスバイパス流路を設けたので、万が一ＤＰＦが目詰まりをしてもディーゼルエンジンの排気系を維持することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。まず、請求項１の記載から把握される本発明の実施の形態は、図１において、筒状の本体１の内部に、排気ガスの流れ方向にヒータ７、酸化触媒２、ヒータ８及びＤＰＦ３の順に配列する。
【００２０】
請求項２の記載から把握される本発明の実施の形態は、図１において、ヒータ７および８にそれぞれメッシュフィルタ９，１０，１１，１２を密着させて設ける。
【００２１】
請求項３の記載から把握される本発明の実施の形態は、図１において、ヒータ７及び８には渦巻状のヒータを用いる。
【００２２】
請求項４の記載から把握される本発明の実施の形態は、ヒータ７にメッシュフィルタ９と１０を密着させて、排気ガスを加熱する部分を二段に設けると共に、ヒータ８にもメッシュフィルタ１１と１２を密着させて排気ガスを加熱する部分を二段に設ける。
【００２３】
請求項５の記載から把握される本発明の実施の形態は、ＤＰＦ３をバイパスする排気ガスバイパス流路１３を設ける。
【００２４】
【実施例】
以下本発明の一実施例について説明する。図１において、筒状の本体１の内部に、排気ガスの流れ方向に順に、多孔板１４、メッシュフィルタ９と１０を密着させたヒータ７、酸化触媒２、メッシュフィルタ１１と１２を密着させたヒータ８、ＤＰＦ３及び開口部に通気孔１５を開けた出口となる排気管６を配設している。又、ＤＰＦ３の外周面と本体１の内周面との間に環状の隙間を設けて、排気ガスバイパス流路１３を形成している。
【００２５】
ヒータ７及び８は渦巻き型のヒータである。１６及び１７は温度センサであり、温度センサ１６により酸化触媒２入口の排気ガス温度を検知し、温度計１８にて設定した温度になるように、サーモスタット１９により温度制御するようにしている。又同様に、温度センサ１７によりＤＰＦ３入口の排気ガス温度を検知し、温度計１８にて設定した温度になるように、サーモスタット１９により温度制御するようにしている。このように、酸化触媒２とＤＰＦ３の排気ガス入口温度を個別に制御するようにしている。２０はスタータスイッチである。
【００２６】
このように構成した本実施例の作用及び効果について、以下に図１を参照しながら説明する。入口管５から流入した排気ガスは、多孔板１４で形成されている膨張室２１内である一定の圧力で膨張するので、偏流を起こすことなく多孔板１４を均一な流通分布で通過する。これによりメッシュフィルタ９，１０、酸化触媒２、メッシュフィルタ１１、１２及びＤＰＦ３を通過する排気ガスも、均一な流通分布で通過し、デッドスペースを無くして、メッシュフィルタ９，１０、酸化触媒２、メッシュフィルタ１１、１２及びＤＰＦ３の利用効率を向上することができる。又、このように流通分布を均一にし、デッドスペースを無くすことにより、メッシュフィルタ９，１０、酸化触媒２、メッシュフィルタ１１、１２及びＤＰＦ３の通気面積を最大限に利用することができるので、排気ガスの流動抵抗を最小限にすることができる。
【００２７】
多孔板１４を通過した排気ガスは、次にメッシュフィルタ９及び１０を通過する。そして、メッシュフィルタ９及び１０は、ヒータ７に密着しているので、メッシュフィルタ９及び１０は、サーモスタット１９を介してヒータ７により直接加熱されて所定の温度に短時間に制御することができ、メッシュフィルタ９及び１０（ヒータ７）と接触した排気ガスも所定の温度に短時間に制御することができ、制御の応答性を向上することができる。又、ヒータ７を渦巻き形にすることにより、ヒータ７とメッシュフィルタ９及び１０との接触面積を大きくし、メッシュフィルタ９及び１０の温度を短時間に所定の温度に制御し、制御の応答性を向上することができる。そして、メッシュフィルタ９及び１０をヒータ７に密着させて、二段階に排気ガス加熱部を形成することにより、排気ガスとメッシュフィルタ９，１０との接触面積を大きくし、排気ガスの温度を短時間に所定の温度に制御することができ、制御の応答性を向上することができる。
【００２８】
（排気ガス温度が低いディーゼルエンジンの低負荷及び定常運転時）
ディーゼルエンジンの低負荷時及び定常運転時は、排気ガス温度が低いので、このメッシュフィルタ９及び１０による排気ガスの温度制御は、酸化触媒２でサルフェートを生成しない温度（例えば２００℃から３５０℃）に制御し、ＰＭの浄化率を向上することができる。このようにして温度制御された排気ガスは、酸化触媒２に流入し、最適な温度条件でＳＯＦ，ＣＯ，ＴＨＣ、ＨＣ等を酸化反応により除去し、浄化率を向上することができる。
【００２９】
酸化触媒２を通過した排気ガスは、次にメッシュフィルタ１１及び１２を通過する。このメッシュフィルタ１１及び１２は、ヒータ８によりＰＭの着火温度（例えば５００℃）になるように制御される。そして、メッシュフィルタ１１及び１２を排気ガスが通過する際に、排気ガスの温度もＰＭの着火温度まで昇温され、かつ、ＰＭもメッシュフィルタ１１及び１２で、ディーゼルエンジンの過剰空気により燃焼させることができ、ＤＰＦ３の負荷を軽減すると共に、同時にメッシュフィルタ１１及び１２の再生を行うことができ、長期間の使用が可能になる。
【００３０】
このようにして、ＰＭの着火温度まで昇温された排気ガスがＤＰＦ３に流入するので、ＤＰＦ３内でもＰＭが燃焼し、ＤＰＦ３の目詰まりを防止すると共に、メッシュフィルタ１１及び１２でＰＭを燃焼させてＤＰＦ３の負荷を軽減しているので、ＤＰＦ３内でのＰＭの燃焼による過熱を抑制し、ＤＰＦ３の焼損を防止して、長期間の性能を維持することができる。又、ヒータ８により排気ガスの温度を常に一定にすることにより、ＤＰＦ３内での温度差を小さくし、熱衝撃による損傷を防止し、ＤＰＦ３の長期間に亘る性能を維持することができる。
【００３１】
（排気温度が高いディーゼルエンジンの高負荷時）
ディーゼルエンジンが高負荷で、排気ガス温度が例えば７００℃である場合には、サーモスタット１９によりヒータ７はオフとなる。そしてメッシュフィルタ９及び１０は排気ガスによりＰＭの着火温度以上に昇温されるので、排気ガスがメッシュフィルタ９及び１０を通過する際に、排気ガス中のＰＭが燃焼され、ＰＭの量を少なくすると共に、メッシュフィルタ９及び１０を再生することができる。
【００３２】
そして高温の排気ガスは酸化触媒２に流入する。酸化触媒２内ではサルフェートが生成されＰＭの低減効果が低下するか、あるいはＰＭ量が増加する。そして排気ガス温度がＰＭの着火温度以上である場合には、サーモスタット１９によりヒータ８をオフにする。メッシュフィルタ１１及び１２は排気ガスによりＰＭの着火温度以上に昇温されるので、酸化触媒２を出てメッシュフィルタ１１及び１２を排気ガスが通過する過程で、ＰＭが燃焼し、ＤＰＦ３の負荷を軽減することができ、ＤＰＦ３内でＰＭが燃焼して、その燃焼熱によるＤＰＦ３の焼損を防止し、長期に渡る性能を維持し、耐用寿命を長くすることができる。又、ディーゼルエンジンの低負荷時においても、ヒータ８によりＰＭの着火温度まで常時昇温しているので、高温の排気ガスがＤＰＦ３に急激に流入しても、ＤＰＦ３内での温度差を小さくし、熱衝撃を緩和してＤＰＦ３の損傷を防止し、長期に渡る性能を維持して、耐用寿命を長くすることができる。
【００３３】
又、万が一排気ガスの温度が異状に高くなり、酸化触媒２内でサルフェートが生成され、大量のＰＭが発生しＤＰＦ３に目詰まりが生じた場合でも、排気ガスバイパス流路１３を設けているので、排気ガスは点線の矢印で示すように、排気ガスバイパス流路１３を通り、ディーゼルエンジンの排気系を維持し、エンジンが停止するのを防止することができる。そして、この排気ガスは点線の矢印で示すように、排気管６の開口部に開けた通気孔１５を通過するので、ここでＰＭを除去することができる。
【００３４】
そして、最も特徴とするのは、ヒータ７及びヒータ８により個別に排気ガス温度を制御できるので、酸化触媒２の浄化率の向上、ＤＰＦ３のＰＭ捕獲効率の向上を図ることができると共に、酸化触媒２及びＤＰＦ３の入口排気ガス温度を所定の一定温度に常時個別に制御することができる。これにより、排気ガス浄化装置全体の効率を向上し、かつ、酸化触媒２及びＤＰＦ３を通過する排気ガス温度差を最小限にし、熱衝撃を緩和して、酸化触媒２及びＤＰＦ３の損傷を防止すると共に、耐用寿命を長くすることができる。又、メッシュフィルタ９及び１０とメッシュフィルタ１１及び１２がＰＭにより目詰まりした場合でも、個別的に、かつ、一時的にこれらメッシュフィルタを昇温し、再生することができ長期間の機能を維持することができる。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１の記載に基づいて、発明の詳細な説明から把握される本発明によれば、筒状の本体の内部に、排気ガスの流れ方向にヒータ、酸化触媒、ヒータ及びＤＰＦの順に配列し、酸化触媒に流入する排気ガス温度及びＤＰＦに流入する排気ガス温度を個別に制御することができると共に、ＤＰＦの温度をある一定の温度以上に維持することができるので、ＤＰＦの再生を可能にすると共に、ＤＰＦの熱衝撃を緩和してＤＰＦの破損を防止し、長期に亘る耐用寿命を長くすることができる。
【００３６】
次に、請求項２の記載に基づいて、発明の詳細な説明から把握される本発明によれば、ヒータにメッシュフィルタを密着させて設け、メッシュフィルタを昇温し、メッシュフィルタを通過する排気ガス温度の制御を容易にして、酸化触媒及びＤＰＦに流入する排気ガス温度を所定の温度に制御することができるので、排ガス温度制御の応答性が向上し、酸化触媒の浄化率及びＤＰＦのｐｍの捕獲率を向上し、かつ、ＤＰＦの再生を可能にすると共に、ＤＰＦの熱衝撃を緩和してＤＰＦの破損を防止し、長期に渡る耐用寿命を長くすることができる。
【００３７】
次に、請求項３の記載に基づいて、発明の詳細な説明から把握される本発明によれば、渦巻状のヒータを用いることにより、ヒータとメッシュフィルタとの接触面積を大きくし、メッシュフィルタの温度制御の応答性を良くし、酸化触媒及びＤＰＦに流入する排気ガス温度制御の応答性を向上することができるので、酸化触媒の浄化率及びＤＰＦのＰＭの捕獲率を向上し、かつ、ＤＰＦの再生を可能にすると共に、ＤＰＦの熱衝撃を緩和してＤＰＦの破損を防止し、長期に亘る耐用寿命を長くすることができる。
【００３８】
次に、請求項４の記載に基づいて、発明の詳細な説明から把握される本発明によれば、ヒータにメッシュ状のフィルタを密着させた構造の加熱部を二段に設け、酸化触媒及びＤＰＦに流入する排気ガス温度制御の応答性をさらに向上することができるので、酸化触媒の浄化率及びＤＰＦのＰＭの捕獲率を更に向上し、かつ、ＤＰＦの再生を可能にすると共に、ＤＰＦの熱衝撃を緩和してＤＰＦの破損を防止し、長期に渡る耐用寿命を長くすることができる。
【００３９】
次に、請求項１の記載に基づいて、発明の詳細な説明から把握される本発明によれば、ＤＰＦをバイパスする排気ガスバイパス流路を設け、万が一ＤＰＦが目詰まりしてもディーゼルエンジンの排気系を維持することができるので、エンジンが停止するのを防止することができ、不測の事態を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置の縦断面図である。
【図２】従来例の縦断面図である。
【符号の説明】
１  本体
２  酸化触媒
３  ＤＰＦ
４  フィルタ
５  入口管
６  排気管
７  ヒータ
８  ヒータ
９  メッシュフィルタ
１０  メッシュフィルタ
１１  メッシュフィルタ
１２  メッシュフィルタ
１３  排気ガスバイパス流路
１４  多孔板
１５  通気孔
１６  温度センサ
１７  温度センサ
１８  温度計
１９  サーモスタット
２０  スタータスイッチ
２１  膨張室
【図１】
2005061236.tif 000003
【図２】
2005061236.tif 000004